具有非均匀刚度分布的倒置旗在流动作用下的拍动
流体动力学
2021-05-04 v1
摘要
我们在雷诺数 下对均匀来流绕过倒置旗（即后缘夹紧）进行了高保真二维（2D）流固耦合（FSI）模拟。倒置旗系统可表现出大幅拍动运动（量级为旗长），并可通过例如压电材料转化为电能。与已被充分表征的均匀刚度情形相比，我们研究了结构非均匀性对改变 FSI 动力学的影响。我们考虑了线性、二次和三次刚度分布，并证明 FSI 动力学与具有适当定义的有效刚度的均匀刚度旗相同。我们表明该有效刚度可通过对真空中（in-vacuo）欧拉-伯努利梁的分析简单求得。当用有效刚度表示时，非均匀刚度旗的 FSI 动力学表现出与均匀刚度旗相同的状态——在详细动力学上有许多相似之处。本研究提出了以下疑问：（i）用于例如能量收集能力的最优刚度分布是什么；（ii）如何使用非均匀（且可能时变）刚度分布将旗的动力学控制到期望状态。
引用
@article{arxiv.2105.00527,
title = {Flow-induced flapping of an inverted flag with non-uniform stiffness distribution},
author = {Andres Goza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.00527},
year = {2021}
}